In de digitale elektronica gebruiken we zogenaamde logische poorten. Laten we eerst een bekijken wat dat zijn en hoe ze werken.
Poortschakelingen
We gebruiken eenvoudige elektrische schakelingen om de werking van poortschakeling duidelijk te maken.
Stap 1: een schakelaar en een lampje
We starten eenvoudig met een schakeling, die bestaat uit een batterij (cell), een drukschakelaar (switch) en een lampje (light):
We kunnen deze elektrische schakeling ook beschouwen als een systeem. De invoer (ook wel input) van het systeem bestaat uit een drukschakelaar en de uitvoer (of output) bestaat uit het lampje.
Door te spelen met deze schakeling kunnen we laten zien, dat het systeem zich kan bevinden in twee verschillende toestanden:
De twee toestanden kunnen we ook weergeven met de binaire getallen Ø and 1.
Voor de drukschakelaar geldt open = Ø en dicht = 1
en voor het lampje uit = Ø en aan = 1
Dan kan het gedrag van het systeem worden weergegeven als:
om alles zo eenvoudig mogelijk te maken.
Stap 2: twee schakelaars en een lampje
We kunnen op dezelfde manier aan de slag gaan met de volgende schakeling.
Hier hebben we twee inputs (schakelaars A en B) in serie en één output (lampje L).
De eigenschappen van deze schakeling kunnen worden samen gevat in een tabel.
Maak deze schakeling en ga na of de tabel klopt.
Als we onze nieuwe taal (die gebruik maakt van de getallen Ø and 1) gebruiken, komt dat er zo uit te zien:
Elk systeem, waarbij dit verband geldt tussen de inputs A en B en de output L, heet een EN poort : het lampje L is alleen maar aan, als schakelaar A en schakelaar B gesloten zijn.
Zulke tabellen hebben een speciale naam : “waarheidstabellen”. We kennen nu dus de waarheidstabel van de EN poort.
Stap 3: een andere schakeling met twee drukschaklaars en een lampje
Het schakelschema ziet er zo uit:
Het gedrag van deze schakeling kan weer worden samen gevat in een tabel :
Door de schakeling te bouwen en te spelen met de drukschakelaars kun je open plaatsen invullen. Ga je gang.
In onze nieuwe taal wordt dit:
Ook deze kun je aanvullen.
Dit levert de waarheidstabel op van de OF poort.
(voor de zekerheid kun je de tabel vergelijken met het overzicht van stap 4).
Stap 4: voor de drie soorten poortschakelingen zijn aparte synbolen bedacht
Stap 5: combinaties van poorten: NEN poort en NOF poort
In de praktijk worden vaak combinaties van logische poorten gebruikt. Zo kun je bijvoorbeeld een NIET poort achter een EN poort zetten. De uitvoer van de EN poort is dan meteen de invoer voor de NIET poort.
Dit kun je zo weergeven.
Deze combinatie heeft een eigen naam gekregen en er wordt een apart symbool gebruikt voor deze combinatie. De NENpoort heeft als symbool:
De waarheidstabel van de NEN poort kun je afleiden uit de beschrijving hierboven en de verschillende waarheidstabellen.
Ook deze kun je verder invullen.
Op dezelfde manier kun je de OF poort combineren met een NIET poort. Dit levert een NOF poort op.
Het symbool van de NOF poort is 
en de waarheidstabel 
Deze kun je ook verder invullen.
Stap 6: we gaan meer combinaties bekijken
Bij elektrische schakelingen maken we onderscheid tussen serie- en parallelschakelingen. We kunnen dan nieuwe combinaties maken van een serie- en een parallelschakeling, die ook weer een combinaties van poortschakelingen opleveren.
In de eerste schakeling staat schakelaar A in serie met de parallelschakeling van de schakelaars B en C.
Je kunt met behulp van waarheidstabellen bedenken hoe de tabel er verder uit zal zien. Vul in bij “wat denk je ?”
Je kunt ook uitzoeken hoe de uitvoer eruit zal zien door de schakeling te maken en dan te proberen. Vul in bij “wat zie je ?”
Vergelijk de verschillende antwoorden. Wat valt je op?
De tweede schakeling is een parallelschakeling van schakelaar C en een serieschakeling van de schakelaars A en B.
Vergelijk de verschillende antwoorden. Zie je wat je eerder had voorspeld ?
De twee verschillende schakelingen kunnen worden bekeken als verschillende combinaties van een EN poort en een OF poort. De twee mogelijkheden zijn hieronder weergegeven:
Je kunt uitzoeken welke combinatie hoort bij welke schakeling door de waarheidstabellen te vergelijken.
Auteur: Sieberen Idzenga
(bewerkt door redactie natuurkunde.nl)
